dr.SyaziliMustofa, M. Biomed LektorMata … · • Glukosa adalah bahan bakar universal untuk sel manusia. Setiap jenis sel pada manusia mampu menghasilkan adenosin trifosfat (ATP)

01/03/2017

1

Respirasi seluler

dr.Syazili Mustofa, M. Biomed

Lektor Mata Kuliah Ilmu Biomedik

Fakultas Kedokteran Universitas Lampung

Bahasan

• 1. metabolisme oksidatif dan produksi ATP

• 2. Siklus asam sitrat

• 3. fosforilasi oksidatif dan fungsi mitokondria

• 4. produksi ATP dari glukosa (glikolisis)

• 5. Oksidasi dari asam lemak dan benda keton

01/03/2017

2

Transformasi energi pada metabolismebahan bakar

• Saat terjadi responseluler, misalnyakontraksi otot, akanterjaditransformasi energi. ATP akan dipecahmenjadi ADP dan fosfatinorganik

• Pada respirasi selulerO2 digunakan untukmenghasilkan ATP melalui proses oksidasibahan bakar menjadiCO2.

Transformasi energy ini pada dasarnyadapat dibagi menjadi 3 fase

• ; (1) Oksidasi bahan bakar (lemak, protein, karbohidrat), (2) perubahan energy dari oksidasi bahan bakar menjadi ikatanfosfat berenergi tinggi pada ATP, dan (3) penggunaan energiyang terikat fosfat pada ATP untuk melangsungkan prosesyang memerlukan energi.

• Dua fase awal adalah bagian dari respirasi seluler. Respirasiseluler menggunakan O2 dan energi yang dihasilkan darioksidasi bahan bakar untuk menghasilkan ATP. Jadi, padadasarnya, kita perlu bernafas karena sel sel kitamemerlukan O2 untuk menghasilkan ATP yang cukup. Produksi ATP tersebut berasal dari oksidasi bahan bakarmenjadi CO2. Respirasi seluler menggunakan lebih dari 90% )2 yang kita hirup.

01/03/2017

3

Respirasi seluler

• Pada fase 1 respirasi, energi dari oksidasibahan bakar di simpan di koenzim NAD+ danFAD, yang langsung akan direduksi menjadiNADH dan FADH2. Penyimpanan tersebutdikatalis oleh enzim yang mampumemindahkan electron dari bahan bakar kekoenzim yang mampu menerima electron tersebut (NAD+ dan FAD).

01/03/2017

4

Mitokondria

Mitokondria

• Membran dalam mitokondria membentuk infoldings, disebut krista, yang membentuk matriks mitokondria.

• Sebagian besar enzim untuk siklus TCA, oksidasi asam lemak, dan untuk sintesis DNA mitokondria ditemukan dalam matriks.

• ATP synthase dan kompleks protein dari rantai transpor elektron yang tertanam dalam membran mitokondria bagian dalam.

• Membran mitokondria luar permeabel terhadap ion-ion kecil, tapi membran dalam mitokondria kedap.

01/03/2017

5

Glikolisis

Siklus ATP-ADP

01/03/2017

6

Hydrolisis ATP menjadi ADP daninorganic phosphate (Pi).

• Terjadi karena pemutusan ikatan fosfodiesterantara molekul fosfat

01/03/2017

7

Fosforilasioksidatif

ReduksiNAD+ dan

NADP+

01/03/2017

8

Reduksi FAD

Siklus asam sitrat

01/03/2017

9

Fosforilasi oksidatif.

• Panah Biru menunjukkan jalur transportasi elektron dari NADH ke O2.elektron akan melewati rantai, proton dipompa dari matriks mitokondria ke ruang antarmembran, sehingga membentuk suatu gradien potensial electochemical, melintasi membran mitokondria bagian dalam. Muatan positif dan negatif pada membran menunjukkan potensial membran. Aliran proton ke dalam matriks melalui pori di ATP synthase, akanmenghasilkan energi. Energi inilah yangakan digunakan untuk membentuk ATP dari ADP dan Pi.

01/03/2017

10

Glikolisis dan TCA

• Glukosa adalah bahan bakar universal untuk sel manusia. Setiap jenis sel pada manusia mampu menghasilkan adenosin trifosfat (ATP) dari glikolisis, jalur di mana glukosa dioksidasi dan dibelah untuk membentuk piruvat.

• glikolisis sangat penting karena menyangkutketersediaan bahan bakar dan adanyaketersediaan glukosa dalam darah, serta kemampuan glikolisis untuk menghasilkan ATP baik dengan adanya O2 atau tidak.

• Glukosa adalah gula utama dalam makanan kita, dan, gula yang beredar dalam darah untuk memastikan bahwa semua sel memiliki pasokan bahan bakar terus menerus.

• Otak menggunakan glukosa hampir secara eksklusif sebagai bahan bakar.

01/03/2017

11

01/03/2017

12

01/03/2017

13

Glycerol 3-phosphate

shuttle.

Because NAD and NADH cannot cross the mitochondrial membrane, shuttles transfer the reducing equivalents intomitochondria. Dihydroxyacetonephosphate (DHAP) is reduced to glycerol-3-P by cytosolic glycerol 3-P dehydrogenase, using cytosolic NADH produced in glycolysis. Glycerol-3-P then reacts in the inner mitochondrial membrane with mitochondrialglycerol-3-P dehydrogenase, which transfers the electrons to FAD and regenerates DHAP, which returns to the cytosol. The electron transport chain transfers the electrons to O2, which generates approximately 1.5 ATP for each FAD(2H) that is oxidized

• Glucose, produced in the liver by gluconeogenesis, is converted by glycolysis in muscle, red blood cells, and many other cells, to lactate. Lactate returns to the liver and is reconverted to glucose by gluconeogenesis.

01/03/2017

14

Fungsibiosintetik

glikolisis

Tempat utamaregulasi jalur

glikolitik• Hexokinase dan

phosphofructokinase-1 adalah enzim utamamengatur glikolitik di otot

• Aktivitas pyruvatedehydrogenase padamitokondria yang menentukan apakahpyruvate diubah menjadilactate atau menjadiacetyl CoA.

01/03/2017

15

Pathways

leading to lactic acidemi

a.

Ikhtisar metabolisme asam lemak rantai

panjang di mitokondria.

• (1) Fatty acid binding proteins (FaBP) memindahkan asam lemakmelintasi membran plasma dan mengikat mereka dalam sitosol.

• (2) Fatty asil CoA sintetase mengaktifkan asam lemak menjadi lemak asil COA.

• (3) Carnitine mengangkut lemak gugus asil yang diaktifkan ke dalam mitokondria.

• (4) beta oksidasimenghasilkan NADH, FAD (2H), dan asetil CoA

• (5) Dalam hati, asetil CoA diubah menjadi benda keton

01/03/2017

16

Activation of a fatty acid by a fatty acylCoA synthetase

Major metabolic routes for longchainfatty acyl CoAs.

01/03/2017

17

Transport of long-chain fatty acids into mitochondria.

Beta oksidasi

01/03/2017

18

The ketone bodies, acetoacetateand -hydroxybutyrate, are

synthesized in theliver.

01/03/2017

19

Synthesis of the ketone

bodies acetoacetate,

Oxidation of ketone bodies.

01/03/2017

20

Regulation of ketone body synthesis.